Die Störstellenreserve ist ein Begriff aus der Festkörperphysik bzw. Halbleiterelektronik. Er kennzeichnet bei der Störstellenleitung (einem Leitungsmechanismus von elektrischem Strom in Halbleitern) den Temperaturbereich, bei dem Störstellen zum Teil noch Ladungsträger (Elektronen) binden, bei dem also noch nicht alle Störstellen (durch Dotierung eingebrachte Elektronendonatoren oder Elektronenakzeptoren) im Halbleiterkristall ionisiert sind. Wird diese Reserve an möglichen Ladungsträgern durch steigende Temperatur aufgebraucht, tritt die Störstellenerschöpfung ein.
Bei der Störstellenreserve liegt das Fermi-Niveau (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): E_\mathrm{F} ) zwischen effektivem Donatorniveau (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): E_\mathrm{D}^* ) und Leitungsband (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): E_\mathrm{L} ), wobei das effektive Donatorniveau die Funktion des Valenzbandes übernimmt:
Zum Vergleich eine Gegenüberstellung für den Fall der Eigenleitung
und die Formel für die Elektronen im Leitungsband bei der Störstellenreserve:
wobei Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n die Elektronenkonzentration im Leitungsband, Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): N_\mathrm{L} die effektive Zustandsdichte der Leitungsbandzustände (für Silizium Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): N_\mathrm{L} = 2,73 · 1019 cm−3), Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): N_\mathrm{V} bzw. Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): N_\mathrm{D} die Konzentration der Donatoren bzw. Akzeptoren, $ E_{g} $ die Energie des Bandabstandes, Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): E_\mathrm{L} die Energie des unteren Leitungsbandrandes, Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): E_\mathrm{D}^* die (absolute) Energie des Donatorzustands, Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): k die Boltzmann-Konstante und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): T die Temperatur ist.
Wie aus den Gleichungen zu sehen ist, ist die Elektronenkonzentration im Leitungsband im Bereich der Störstellenreserve stark abhängig von der Temperatur. Dies macht den Entwurf einer elektronischen Schaltung deutlich komplizierter. Die Betriebstemperatur der meisten Halbleiterbauelemente liegt jedoch bei Raumtemperatur (und höher), so dass man sich im Bereich der Störstellenerschöpfung befindet, in dem die Elektronenkonzentration näherungsweise linear mit der Dotierungskonzentration steigt.
